薛文忠，劉淑清

（中國(guó)鋁業(yè)公司重慶分公司，重慶南川408403）

燒結(jié)法氧化鋁碳分母液制備固體鋁酸鈉工藝研究

薛文忠，劉淑清

（中國(guó)鋁業(yè)公司重慶分公司，重慶南川408403）

燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程碳酸化分解工序，碳酸化分解率根據(jù)精液硅量指數(shù)和產(chǎn)品氫氧化鋁質(zhì)量要求通常控制在90%，有10%的氧化鋁殘留在碳分母液中，隨蒸發(fā)母液的回用周而復(fù)始地流經(jīng)燒結(jié)、溶出等工序，這無(wú)形增加了氧化鋁的生產(chǎn)成本。為更好地利用碳分母液中殘留的氧化鋁，研究了利用碳分母液生產(chǎn)固體鋁酸鈉的工藝過(guò)程。研究結(jié)果表明，碳分母液通過(guò)徹底碳酸化分解，回收其中的固體物料，再經(jīng)過(guò)焙燒，可制得固體鋁酸鈉產(chǎn)品，也即通過(guò)此方法可全部回收碳分母液中殘留的氧化鋁。

氧化鋁；碳分母液；碳酸化分解；固體鋁酸鈉

固體鋁酸鈉是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，可作為凈水助凝劑應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，可與水玻璃混合用作施工中的堵漏劑，可與硫酸鋁混合作為造紙?zhí)畛鋭┮约八嗨倌齽?，在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域可用作催化劑原料，在建筑業(yè)中可用作阻蝕劑及鋼鐵表面保護(hù)劑等。燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)工藝碳酸化分解工序，碳酸化分解率根據(jù)精液硅量指數(shù)和產(chǎn)品氫氧化鋁的質(zhì)量要求通?？刂圃?0%，因而會(huì)有10%的氧化鋁殘留在碳分母液中，隨蒸發(fā)母液的回用周而復(fù)始地流經(jīng)燒結(jié)、溶出等工序，這無(wú)形增加了氧化鋁的生產(chǎn)成本［1］。筆者利用碳酸化分解母液生產(chǎn)固體鋁酸鈉，不但可以開辟固體鋁酸鈉的新的生產(chǎn)方法，同時(shí)可以優(yōu)化燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)工藝。

1 利用碳分母液生產(chǎn)固體鋁酸鈉

1.1 碳分母液碳酸化分解

取適量氧化鋁生產(chǎn)中的碳分母液，繼續(xù)通入CO2進(jìn)行徹底碳酸化分解?？刂坪梅纸鉁囟群头纸鈺r(shí)間，當(dāng)分解液中苛性堿質(zhì)量濃度ρ（g/L）接近0時(shí)，立即停止通氣［2］。過(guò)濾分離漿液，濾液直接去蒸發(fā)系統(tǒng)，將會(huì)提高母液的蒸發(fā)濃度；將濾餅分成兩部分，一部分用熱水洗滌，一部分不洗滌，分析洗滌濾餅和未洗滌濾餅的化學(xué)成分，對(duì)未洗滌濾餅進(jìn)行X射線衍射分析（XRD），表征其物相。

1.2 碳酸化分解回收物的化學(xué)成分和物相分析

碳酸化分解回收物洗滌物料和未洗滌物料的化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，碳酸化分解回收物，無(wú)論是未洗滌還是洗滌，其SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)含量均較高，不能作為冶金級(jí)氫氧化鋁使用。

將未洗滌的碳酸化分解回收物做XRD分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1看出，回收物的物相組成主要包括三水鋁石、絲鈉鋁石（Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O）和一水碳酸鈉（Na2CO3·H2O）。由于一水碳酸鈉屬于水溶性物質(zhì)，經(jīng)熱水洗滌的回收物只有兩個(gè)單純主相三水鋁石和絲鈉鋁石，因此，洗滌后的回收物可以直接用來(lái)制備固體鋁酸鈉。

表1 碳酸化分解回收物化學(xué)成分分析結(jié)果

1.3 固體鋁酸鈉的制備

為了尋求制備固體鋁酸鈉的具體條件，分別從燒成溫度以及Na2O與Al2O3物質(zhì)的量比等方面作了詳細(xì)研究。據(jù)文獻(xiàn)查詢和回收物的化學(xué)成分，初步確定鋁酸鈉中Na2O與Al2O3物質(zhì)的量比及燒成溫度范圍。分別在不同的Na2O與Al2O3物質(zhì)的量比、配加適宜的添加劑條件下混勻成團(tuán)焙燒，所得固體鋁酸鈉化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 利用碳分母液回收物制備固體鋁酸鈉化學(xué)成分分析結(jié)果

從表2看出：用熱水洗滌的回收物單獨(dú)焙燒制得固體鋁酸鈉化學(xué)成分合量接近100%；用未洗滌回收物單獨(dú)焙燒制得固體鋁酸鈉化學(xué)成分合量只有80%左右；按Na2O與Al2O3物質(zhì)的量比為1.0～1.1加入適宜添加劑，焙燒后制得固體鋁酸鈉化學(xué)成分合量也接近100%。因此，采用Na2O與Al2O3物質(zhì)的量比為1.0～1.1配料，焙燒溫度控制在900℃，碳酸化分解回收物可完全轉(zhuǎn)化成固體鋁酸鈉。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

碳分母液是燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程的循環(huán)堿液，其中氧化鋁質(zhì)量濃度在10 g/L左右，將其返回配料系統(tǒng)，造成重復(fù)無(wú)效循環(huán)，年耗資600多萬(wàn)元（以年產(chǎn)氧化鋁40萬(wàn)t計(jì)）。若將碳分母液中的氧化鋁轉(zhuǎn)化成固體鋁酸鈉，可年產(chǎn)固體鋁酸鈉2萬(wàn)t，產(chǎn)品價(jià)值達(dá)1 800萬(wàn)元，扣除消耗約1 000萬(wàn)元，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益800萬(wàn)元。同時(shí)，該工藝可使碳分母液蒸發(fā)濃度進(jìn)一步提高，并減輕蒸發(fā)器結(jié)疤提高蒸發(fā)效率。

3 結(jié)語(yǔ)

碳分母液進(jìn)一步碳酸化分解，其固體回收物的物相組成主要為三水鋁石、絲鈉鋁石（Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O）和一水碳酸鈉（Na2CO3·H2O），按照 Na2O與Al2O3物質(zhì)的量比為1.0～1.1配料，焙燒后可完全轉(zhuǎn)化成固體鋁酸鈉。用水溶方式提高回收物的純度，碳分母液中殘留的氧化鋁均可回收，全部用于生產(chǎn)固體鋁酸鈉產(chǎn)品［3］。此工藝若應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，可優(yōu)化燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)中碳化分解工藝過(guò)程，為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］李太昌.婁東民.燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁碳分母液中氧化鋁回收新工藝技術(shù)研究［J］.鋁鎂通訊，1999（1）：3-6.

［2］楊重愚.氧化鋁生產(chǎn)工藝學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版，1982.

［3］魏旭華.從碳分母液中回收化工用碳酸鋁［J］.輕金屬，1996（5）：20-25.

Study on preparation of solid sodium aluminate with carbon liquor from alumina production by sintering process

Xue Wenzhong，Liu Shuqing
（Chongqing Branch of China A luminum Company，Chongqing408403，China）

In carbonation decomposition process of alumina production with sintering process，carbonation decomposition rate according to the fine liquid of silicon content index and product quality of aluminum hydroxide is usually controlled in 90%，and 10%of the alumina residues in the spent carbonated liquor，with the evaporation mother liquor back，go round and begin again through the sintering and dissolution processes.Therefore，the alumina production cost was increased.For the better utilization of carbon residual alumina in carbonated liquor，the preparation of solid sodium aluminate with carbonated liquor was investigated.Research results showed that，solid sodium aluminate products could be prepared through thorough carbonation decomposition，recycling of solid material and sintering，namely，this method can fully recycled residual alumina from spent carbonated liquor.

aluminum oxide；carbonated liquor；carbonation decomposition；solid sodium aluminate

TQ127.16

A

1006-4990（2012）09-0034-02

2012-03-24

薛文忠（1968— ），男，本科，高級(jí)工程師，多年從事氧化鋁生產(chǎn)工藝研究工作。

聯(lián)系方式：530804833@qq.com